THUYẾT LƢỢNG TỬ ÁNH SÁNG
BÀI 31: HIỆN TƢỢNG QUANG ĐIỆN TRONG
A. BÀI HỌC
I. CHẤT QUANG DẪN VÀ HIỆN TƢỢNG QUANG ĐIỆN TRONG.
1. Chất quang dẫn: Chất quang dẫn là chất bán dẫn có tính dẫn điện kém khi không bị chiếu sáng và trở thành dẫn điện tốt khi bị chiếu sáng thích hợp.
Ví dụ như Ge, Si, PbS, PbSe…
2. Hiện tƣợng quang điện trong
- Ta có thể giải thích đặc tính của các chất quang dẫn dựa vào thuyết lượng tử ánh sáng.
- Hiện tượng ánh sáng giải phóng các electron liên kết để cho chúng trở thành các electron dẫn đồng thời tạo ra các lỗ trống cùng tham gia vào quá trình dẫn điện, gọi là hiện tượng quang điện trong.
- Ứng dụng: hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong quang điện trở và pin quang điện.
II. QUANG ĐIỆN TRỞ
- Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn.
- Nó được cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.
- Giá trị của nó thay đổi từ vài megaôm (khi không được chiếu sáng) đến vài chục ôm ( khi được chiếu sáng thích hợp).
III. PIN QUANG ĐIỆN
1. Pin quang điện (pin Mặt Trời): là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng.
Pin quang điện biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Hiệu suất của các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10%.
2. Cấu tạo và hoạt động của pin quang điện
a. Cấu tạo: Gồm một tấm bán dẫn loại n, bên trên có phủ một lớp mỏng bán dẫn loại p; trên cùng là một lớp kim loại rất mỏng; dưới cùng là một đế kim loại.
b. Hoạt động:
- Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.
- Khi chiếu ánh sáng thích hợp vào pin quang điện, sẽ gây ra hiện tượng quang điện trong, giải phóng các cặp electron và lỗ trống trong lớp p, và nhờ có lớp chặn mà lớp kim loại mỏng phía trên trở thành cực dương và đế kim loại trở thành cực âm của pin.
- Suất điện động của pin quang điện nằm trong khoảng từ 0, 5V đến 0, 8V.
3. Ứng dụng: Pin quang điện được dùng trong các máy đo ánh sáng, vệ tinh nhân tạo, máy tính bỏ túi…
B. BÀI TẬP
I. Trắc nghiệm
Câu 1: Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng A. dẫn sóng ánh sáng bằng cáp quang.
B. giảm điện trở của một chất khi hạ nhiệt độ xuống thấp.
C. bứt quang electron ra khỏi bề mặt của một chất.
D. giảm điện trở của một chất khi bị chiếu sáng.
Câu 2: Phát biểu nào sau đây là đúng? Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng
A. bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu vào kim loại ánh sáng có bước sóng thích hợp.
B. chất bán dẫn phát sáng khi có dòng điện chạy qua.
C. giải phóng electron khỏi mối liên kết trong chất bán dẫn khi bị chiếu sáng.
D. giải phóng electron khỏi một chất bằng cách bắn pha ion.
Câu 3: Phát biểu nào sai?
A. Pin quang điện là thiết bị biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.
B. Pin quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.
C. Quang điện trở và pin quang điện đều hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện ngoài.
D. Điện trở của quang điện trở có thể thay đổi được.
Câu 4: Pin quang điện là nguồn điện trong đó A. quang năng được biến đổi thành điện năng.
B. cơ năng được biến đổi thành điện năng.
C. nhiệt năng được biến đổi thành điện năng.
D. hoá năng được biến đổi thành điện năng.
Câu 5: Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 4, 97m. Năng lượng kích hoạt của chất đó là (lấy h=6,62.10-34J.s)
A. 0, 25eV B. 2, 5. 10-20J C. 3. 10-20J D. 2, 5eV
Câu 6: Năng lượng kích hoạt một chất quang dẫn là 0, 248eV. Giới hạn quang dẫn của chất đó là (lấy h=6,62.10-34J.s)
A. 5m B. 2m C. 3m D. 1m
Câu 7: Một mạch điện gồm một bộ pin có suất điện động 12V và điện trở trong 4mắc nối tiếp với một quang điện trở. Khi quang điện trở không được chiếu sáng thì cường độ dòng điện trong mạch chỉ vào khoảng 1,2A. Điện trở của quang điện trở ở trong tối là
A. 106 B. 107 C. 5.106 D. 5.107
Câu 8: Một mạch điện gồm một bộ pin có suất điện động 12V và điện trở trong 4mắc nối tiếp với một quang điện trở. Khi quang điện trở được chiếu sáng thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,5A. Điện trở của quang điện trở lúc được chiếu sáng là
A. 5 B. 10 C. 15 D. 20
Câu 9: Quang điện trở hoạt động dựa vào hiện tượng A. quang - phát quang.
B. quang điện trong.
C. phát xạ cảm ứng.
D. nhiệt điện